作者:Terrence Sejnowski 来源:PNAS 发布时间:2016/8/8 23:23:51
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在动荡气流中展翅高飞

 

近日,刊登于美国《国家科学院院刊》上的一项研究分析了候鸟用于穿过湍流环境的策略。研究人员提出,相关知识将有助于改进长距离自动滑翔机的设计。

鸟类和滑翔机常利用温暖的上升大气流到达一定高度,以便节省飞行的能量开支。候鸟在长距离迁徙中经常使用这种被称为热气流翱翔的策略,但这需要动物在湍流环境中进行复杂决策。此外,扩展自主滑翔机的飞行距离也是一个技术性问题。然而,由于过去的计算研究在过度简化的条件下研究翱翔,人们对候鸟应对挑战性环境的飞行策略知之甚少。

为了解决这些问题,美国索尔克生物学研究所的Terrence Sejnowski及其同事把大气气流的数值模拟与强化学习算法结合起来,分析了候鸟面对复杂气流时的飞行策略。该算法能根据翱翔性能的反馈,训练一架滑翔机在复杂湍流中航行。

该研究组发现,通过感知垂直风加速度与力矩这两种环境线索,这架滑翔机能爬升并停留在热核心中——这里升力通常是最大的,从而改善其翱翔性能。随着湍流水平的增加,这架滑翔机能通过采用更保守的、规避风险的飞行策略,避免失去高度,例如保持同一轨迹而不是转弯。研究人员表示,这些信息可以指导简单机械设备的设计,让自动滑翔机以最小的能量消耗进行长距离旅行(来源:中国科学报 张章)

 
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